BRPI0410248B1

BRPI0410248B1 - fundação para uma instalação de energia eólica

Info

Publication number: BRPI0410248B1
Application number: BRPI0410248A
Authority: BR
Inventors: Aloys Wobben
Original assignee: Aloys Wobben
Priority date: 2003-05-13
Filing date: 2004-05-08
Publication date: 2015-12-08
Also published as: DE10321647A1; AU2004238973A1; JP4146487B2; JP2006526095A; CA2524931A1; KR20060016782A; CN100513706C; CA2524931C; BRPI0410248A; EP1631722A2; KR100785358B1; AR044316A1; AU2004238973B2; CN1784528A; WO2004101898A2; WO2004101898A3; US20070181767A1

Abstract

"fundação para uma instalação de energia eólica, e, instalação de energia eólica". a invenção é baseada na idéia de fabricar previamente os elementos que são importantes para as estáticas da fundação da instalação de energia eólica, mais precisamente os elementos de suporte de carga e de estabilização lateral.

Description

“FUNDAÇÃO PARA UMA INSTALAÇÃO DE ENERGIA EÓLICA” A presente invenção refere-se a uma fundação para uma instalação de energia eólica bem como a uma instalação de energia eólica com uma fundação deste tipo.

Em instalações de energia eólica, a fundação bem como seu dimensionamento são de grande significação, pois instalações de energia eólica deste tipo são muito pesadas e são expostas a grandes cargas.

Até agora, as fundações para instalações de energia eólica foram produzidas substancialmente por meio de abertura de uma escavação, introdução de uma subbase granular, instalação de uma parte de montagem de fundação, bem como a realização dos requeridos trabalhos de reforço e um subseqüente enchimento da escavação com cimento, sendo que o cimento é transportado para o local requerido com auxílio de carregadores de cimento e é derramado na escavação. A parte de montagem de fundação é usualmente configurada cilíndrica oca e é em geral pré-fabricada e transportada como uma parte completa para o respectivo local de montagem.

Como estado da técnica seja feita referência neste contexto, dentre outras, a /DE 40 37 438 C2, DE 33 36 655 Al, DE 76 37 601 U, FR 1.015.719, US 4.714.225 A, EP 1 074 663 Al, WO 94/26986 Al e WO 00/46452 Al. O enchimento da escavação com o concreto requerido demonstrou não ser problemático, em particular sob condições adversas do tempo, enquanto que, em contraste, a operação de execução da escavação para a fundação pode ser efetuada sob quase todas as condições de tempo. A qualidade do concreto pronto, endurecido, depende em grande extensão das condições do tempo.

Por conseguinte, o objetivo da presente invenção é prover uma fundação para uma instalação de energia eólica, cuja qualidade é assegurada substancialmente independentemente das condições do tempo reinantes.

Este objetivo é atingido por meio de uma fundação para uma instalação de energia eólica de acordo com a reivindicação 1. A este respeito, a invenção é baseada na idéia de produzir previamente os elementos importantes para a engenharia estrutural da fundação da instalação de energia eólica.

Isto é especialmente vantajoso na medida em que elementos deste tipo podem ser produzidos em uma fábrica em temperaturas e umidades de ar exatamente definidas, o que eleva essencialmente a qualidade do produto final. Em adição, o requerido controle de qualidade já pode ser realizado na fábrica, de modo que ele não mais tem que ser realizado no local, nas respectivas localidades de instalação. Ademais, os elementos da fundação podem ser produzidos em uma fábrica de modo mais eficiente e mais barato, se eles forem produzidos em uma produção em massa.

De acordo com uma configuração da invenção, a fundação apresenta um elemento de base de fundação e pelo menos dois módulos de pé de fundação, sendo que os módulos de pé podem ser fixados no elemento de base e sendo que o elemento de base e os pelo menos dois módulos de pé representam elementos pré-fabricados. Pelo fato de que a fundação não mais é em uma peça, mas sim consiste de vários elementos, estes elementos podem ser transportados separadamente e montados no local, sendo que a qualidade atingida pela fabricação em uma fábrica não é adversamente afetada. Visto que os elementos da fundação não apresentam dimensões consideráveis, um transporte apenas dos elementos individuais é substancialmente mais fácil.

Em uma outra configuração da invenção, o elemento de base de fundação é configurado cilíndrico-oco e os módulos de pé de fundação 10 são orientados radialmente com respeito ao eixo geométrico de simetria do elemento de base de fundação. A orientação radial dos módulos de pé assegura a requerida estática da fundação, pois os módulos de pé podem ser montados em tomo do elemento de base, conforme requerido. Em adição, os módulos de pé podem ser fixados na cavidade do elemento de base por meios de fixação apropriados.

Em uma configuração particularmente preferida da invenção, o módulo de pé apresenta, cada, uma placa de pé e um elemento de suporte de pé, os quais são respectivamente dispostos radialmente com respeito ao eixo geométrico de simetria do elemento de base. Neste caso, o elemento de suporte de pé é perpendicular ao eixo geométrico de simetria do elemento de base. As forças estáticas que atuam sobre a instalação de energia eólica são mais bem transmitidas para o solo de suporte por meio da placa de pé e do elemento de suporte.

Em uma outra configuração da invenção, o a altura do elemento de suporte de pé diminui radialmente para fora. Este adelgaçamento do elemento de suporte para fora serve igualmente para uma melhor estática.

Em uma outra configuração da invenção, a largura da placa de pé aumenta radialmente para fora, o que serve igualmente para uma melhor estática.

Em uma outra configuração da invenção, tanto os elementos de suporte como também as placas de pé apresentam orifícios de passagem orientados radialmente. O elemento de base apresenta correspondentes orifícios de passagem, de modo que por meio destes orifícios de passagem os módulos de pé podem ser fixados no elemento de base com auxílio de meios de fixação apropriados.

Em uma outra configuração da invenção, as placas de pé e/ou os elementos de suporte apresentam outros orifícios de passagem que apresentam um diâmetro que permite a inserção de cintas de amarração através deles a fim de fixar seguramente os módulos de pé.

Em uma configuração particularmente preferida da invenção, o elemento de base de fundação e os módulos de pé de consistem de concreto reforçado com aço. A invenção será descrita mais detalhadamente a seguir com base no desenho, onde as figuras mostram: Figura 1 uma vista em perspectiva de uma fundação de acordo com um primeiro exemplo de realização;

Figuras 2a a c diversas vistas da fundação da figura 1;

Figuras 4a a e diversas vistas de um pé de fundação;

Figuras 5a e b uma vista de topo e uma vista lateral de pés de fundação de acordo com a figura 4a, os quais são empilhados para o transporte; e Figura 6 uma vista em perspectiva de uma fundação de acordo com um segundo exemplo de realização;

Figura 7 uma vista em perspectiva de um elemento da fundação da figura 6; e Figura 8 uma vista de topo sobre um elemento da fundação da figura 6.

Na figura 1 está mostrada uma vista em perspectiva da fundação de acordo com um primeiro exemplo de realização da invenção. Neste caso, a fundação 1 consiste substancialmente de um elemento de base cilíndrico-oco 20 bem como de uma multiplicidade de módulos de pé 10, os quais são orientados radialmente com respeito ao eixo geométrico longitudinal ou ao eixo geométrico de simetria do elemento de base 20, distribuídos uniformemente em tomo de sua periferia. A figura 2a mostra uma vista de topo sobre a fundação 1 da figura 1. Em tomo da periferia do elemento de base cilíndrico-oco 20 é disposta uma multiplicidade de orifícios 21. Estes orifícios devem servir para acolher meios de fixação, através dos quais uma torre de uma instalação de energia eólica pode ser fixada sobre a fundação 1. Os módulos de pé 10 consistem de uma placa de pé 11 e de um elemento de suporte 12. Os diferentes módulos de pé 10 são distanciados um do outro por respectivamente 36°, de modo que dez elementos de fundação podem ser fixados em tomo do elemento de base 20 a fim de assegurar as necessárias exigências estáticas. A figura 2b mostra uma vista lateral da figura 1. Neste caso, as placas de pé 11 do módulo de pé 10 são dispostas em um plano e perpendicularmente ao eixo geométrico de simetria do elemento de base cilíndrico-oco 20. Em adição, os elementos de suporte 12 são orientados perpendicularmente à placa de pé 11 bem como orientados radialmente com respeito ao eixo geométrico de simetria do elemento de base 20, sendo que o elemento de suporte 12 é disposto centralizado sobre a placa de pé 11. O elemento de base 20 apresenta uma seção inferior 22 com uma espessura maior do que a da seção superior na qual são providos os orifícios 21. A figura 2c mostra uma vista em corte ao longo do corte A-A na figura 2b. A espessura da placa de pé 11, neste caso, é substancialmente constante, enquanto a altura do elemento de suporte 12 diminui para fora. No elemento de suporte 12 é provido, em cada, um orifício de passagem 14 orientado radialmente. Na placa de pé 11 são previstos dois orifícios de passagem 15, os quais são também orientados radialmente com respeito ao eixo geométrico de simetria. Neste caso, esses orifícios de passagem 14 e 15 servem para que os módulos de pé 10 possam ser montados no elemento de base 20, por exemplo com auxílio de meios de fixação.

As figuras 4a a e mostram vistas do módulo de pé 10 da figura 2a. A figura 4a mostra, neste caso, uma vista em perspectiva do módulo de pé 10 com a placa de pé 11 e do elemento de suporte 12 disposto perpendicularmente àquele. Neste caso, a placa de pé apresenta um lado interno 11a e um lado externo 11b. O módulo de pé 10 é montado com o lado interno 1 la da placa de pé 11 junto ao elemento de base 20. A figura 4b mostra uma vista de topo sobre o módulo de pé 10 da figura 4a. A largura 11c da placa de pé 11 aumenta para fora. Em adição, tanto o lado interno 11a como também o lado externo 11b da placa de pé são configurados curvos. Neste caso, a curvatura do lado interno 11a da placa de pé 11 é adaptada à curvatura externa do elemento de base 20, para que o módulo de pé 10 possa ser fixado com de modo concordante no elemento de base 20. A figura 4c mostra uma vista lateral do módulo de pé 10 da figura 4a, sendo que esta vista representa o lado externo do módulo de pé 10. Neste caso, são mostrados em particular o lado externo 1 lb da placa de pé 11 bem como o lado externo 12b do elemento de suporte 12 e os dois orifícios de passagem 15 na placa de pé 11. A figura 4d mostra uma vista lateral do módulo de pé 10 da figura 4a. A altura 12c do elemento de suporte 12 diminui, neste caso, desde o lado interno 12a do elemento de suporte 12 para o lado externo 12b. Em adição, são mostrados os orifícios de passagem 14 no elemento de suporte 12 e os orifícios de passagem 15 na placa de pé. A figura 4e mostra o lado do módulo de pé 10, voltado para o elemento de base 20. Também aqui são mostrados os orifícios de passagem 14 no elemento de suporte 12 bem como os orifícios de passagem 15 na placa de pé 11.

Em virtude da dimensão dos módulos de pé 10, os quais podem ser superiores a 5 m, o transporte de tais módulos de pé representa um outro problema a ser solucionado. Nas figuras 5a e 5b é mostrada uma disposição de transporte de uma multiplicidade de módulos de pé 10. Neste caso, os diferentes módulos de pé são empilhados uns sobre os outros e, mais especificamente, de tal maneira que os elementos de suporte 12 de dois módulos de pé 10 estão em relação mutuamente oposta. Por exemplo, desta maneira, quatro módulos de pé 10 são fixados sobre uma paleta 100. Os módulos de pé 10 são respectivamente empilhados em relação mutuamente deslocada em virtude da disposição centralizada dos elementos de suporte 12.

Para tomar o transporte de tais módulos de pé seguro, os módulos de pé 10 podem, opcionalmente, ser providos com outros orifícios de passagem. Neste caso, aqueles orifícios de passagem devem ser de uma tal configuração que cintas de amarração comercialmente disponíveis possam ser passadas através deles, de modo que os módulos de pé 10 podem ser seguramente fixados. A provisão de tais orifícios de passagem não representa um problema maior na fabricação dos módulos de pé 10, pois os orifícios podem ser facilmente perfurados na fábrica ou adequados moldes de fundação podem ser providos. As estáticas dos módulos de pé 10 não são adversamente afetadas por tais orifícios de passagem.

Opcionalmente, elementos de alinhamento podem ser providos embaixo de algumas das placas de pé 11 ou entre os módulos de pé 10 e o elemento de base 20, a fim de assegurar uma exata orientação horizontal da fundação. O transporte dos elementos de base 20 da fundação 1 de uma instalação de energia eólica já é há muito tampo conhecido e não é objeto do presente pedido.

Por meio da modalidade de construção modular da fundação de uma instalação de energia eólica de acordo com o exemplo de realização da invenção, é possível fabricar previamente tanto os elementos de base 20 como também os módulos de pé 10 em uma fábrica e então transportá-los para o local de montagem. Esta pré-fabricação em uma fábrica assegura uma qualidade uniforme da fundação para as instalações de energia eólica. Em adição, a fundação de uma instalação de energia eólica pode ser colocada sob quase todas as condições de tempo. Para esta finalidade, como é conhecido do estado da técnica, inicialmente uma escavação é feita e possivelmente é colocada uma camada de subbase granular. Em seguida, o elemento de base 20 é instalado e os módulos de pé 10 são fixados no elemento de base 20 por adequados meios de fixação, a fundação pode ser subseqüentemente reforçada, e então a escavação pode ser cheia com concreto. A este respeito, a qualidade daquele concreto é secundária, pois os elementos estaticamente importantes da fundação, mais precisamente o elemento de base e os módulos de pé, foram pré-fabricados. A figura 6 mostra uma vista em perspectiva de uma fundação completa de acordo com uma segunda forma de realização. Em contraste com a fundação de acordo com a primeira forma de realização, a fundação da segunda forma de realização não tem um elemento de base cilíndrico-oco em tomo do qual uma pluralidade de módulos de pé é disposta. Ao contrário, cada módulo de pé tem uma porção de segmento do elemento de base. Em outras palavras, o elemento de base cilíndrico-oco é dividido em uma pluralidade de porções que são, cada, uma respectiva parte constituinte do módulo de pé 10. Além disto, cada módulo de pé 10 tem uma porção de flange 60, a qual é novamente provida com os orifícios de passagem a fim de fixar os correspondentes segmentos de torre de uma instalação de energia eólica. A figura 7 mostra uma vista em perspectiva de um módulo de pé 10 individual, de acordo com a segunda forma de realização. O módulo de pé, novamente, tem uma placa de pé 11 e um elemento de suporte 12 bem como uma porção de elemento de base 20a. Providos nos elementos de base 20a estão orifícios 15 que são destinados a servir para conectar os módulos de pé um com o outro. A conexão entre os módulos de pé 10 pode ser efetuada por meio de conexões de parafusos adequadas ou também outras conexões. Também provida na porção de elemento de base é uma porção de flange 60 para a fixação de correspondentes segmentos de torre. A figura 8 mostra uma vista de topo de um módulo de pé 10 da figura 6 ou 7. A largura dos módulos de pé 10 ou das placas de pé 11 essencialmente depende, neste caso, do número de módulos de pé 10 provido. A instalação do provido número de módulos de pé, desta forma, requer uma completa fundação circular com uma seção de fundação, a qual já é integrada, para uma instalação de energia eólica, para melhorar as conexões entre os vários módulos de pé 10, placas laterais podem ser dispostas nas porções de elemento de base 20a. A figura 8 mostra, dentre outros, os parafusos para a conexão dos respectivos módulos de pé 10 bem como a ancoragem do elemento de base da seção de fundação no elemento de pé (parte esquerda da figura 8).

Tal como na fundação de acordo com o primeiro exemplo de realização, a fundação de acordo com o segundo exemplo de realização pode ser previamente fabricada, de modo que a fundação ou os módulos de pé tem/têm, respectivamente, que ser reunidos no local de montagem.

Visto que usualmente um guindaste de carga já se encontra no local para a montagem da instalação de energia eólica, este guindaste pode ser utilizado para elevar os elementos da fundação pronta para o interior da escavação.

Embora a fundação pronta de acordo com a invenção tenha sido aqui descrita para uso em terra firme, será apreciado que ela também pode ser usada em relação a fundações para instalações de energia eólica fora da costa.

Desde que no presente pedido sejam mencionadas instalações de energia eólica, isto significa em particular que elas são instalações de energia eólica que apresentam uma dada ordem de magnitude, isto é, por exemplo, uma potência nominal na faixa de aproximadamente 300 kW a 2 MW, preferivelmente 600 kW, bem como, neste caso, uma altura de cubo (portanto altura de torre) de aproximadamente 45 a 85 m. O presente pedido é particularmente bem apropriado para a construção de uma instalação de energia eólica da firma Enercon do tipo E40 ou E66 com as conhecidas alturas de torre ou de cubo e dados de potência.

Claims

1. Fundação (1) para uma instalação de energia eólica, caracterizada pelo fato de que compreende uma pluralidade de módulos de pé de fundação (10) pré-fabricados, em que o módulo de pé de fundação (10) tem um segmento de elemento de base (20a) para conectar os módulos de pé de fundação (10) um ao outro, a placa de pé (11) e o elemento de suporte de pé (12), em que o elemento de suporte (12) e o segmento de elemento de base (20a) são respectivamente arranjados perpendiculares à placa de base (11). e em que o segmento de elemento de base (20a) tem um segmento de flange (60) para fixar segmentos de torre de uma instalação de energia eólica,

2. Fundação de acordo com a reivindicação 1. caracterizada pelo fato de que a altura (12a) dos elementos dc suporte de pé (12) diminui radial mente para fora,

3. Fundação de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a largura (11c) da placa de pé (11) aumenta radialmente para fora.

4. Fundação de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que as placas de pé (11) e/ou os elementos de suporte de pé (12) apresentam orifícios de passagem que são adaptados para acolher cintas de amarração de transporte.